自由落体定律：一座斜塔辨真假

如果将一块石头和一片羽毛在同一高度同时放下，那么到底哪一个先落地呢？也许有人会脱口而出：“当然是石头先落地。 ”也许有人会说：“同时落地。 ”那么究竟哪一种回答正确呢？

还是让我们先看看亚里士多德对这个问题的论述吧。 古希腊哲学家、科学家亚里土多德说：“重的东西落地快，轻的东西落地慢。 ”这也就是说，他认为重物体先着地。 在一个很长的时期内，谁也没有怀疑过他提出的这个“落体定律”。

到了16世纪，在文艺复兴运动蓬勃兴起的意大利，年轻的伽利略在科学研究中对亚里士多德的论断产生了怀疑。

伽利略这样想：假定A、B两个物体，A重，落得快；B轻，下落得慢。 那么把两物组合在一起让它下落，会出现什么情况呢？

一方面，（A+B）比A重，应该比A落得更快；另一方面，因为B落得慢，拴在一起对A的下落速度有一定的牵阻作用，所以，（A+B）又应比A落得慢。 这不是自相矛盾吗？

因此，伽利略认定，亚里士多德的理论是错误的。 他认为，在不计空气阻力的情况下，物体自由下落的速度与其重量无关，即轻重不同的物体下落的速度是相同的。

但是，由于当时意大利人把亚里士多德的学说奉为金科玉律，伽利略的观点不但没有得到应有的重视，反而遭到了很多有名望的神学家、哲学家和物理学家的嘲讽和责难。 伽利略坚信自己的看法是正确的，他决定通过实验证实自己的观点。

1590年的一天清晨，26岁的数学家伽利略在好奇者的惊讶目光里，在守旧者的嘲笑声中，登上了高大的比萨斜塔。 他让两个铁球（一个重1磅，一个重100磅）同时从塔顶落下。 根据亚里士多德的“落体定律”，一定是100磅的铁球先落地；但是，实验的结果却是两个铁球同时落地！

这是怎么回事呢？

原来，在真空中，初速为零的落体叫自由落体。 物体所以下落，是受到地心吸引的缘故。 据实验，在地球表面附近，各种物体的加速度都约等于9.8米/秒2。 物体不管材质如何，石头也好，鸡毛也好，在真空中从同一高度同时落下时，下落的速度是相同的。

为了演示这种现象，可用一根一端封闭、一端有管塞的1.5米长的玻璃管，里面放上石头、羽毛、纸片、铝币等。 先将管中空气抽去，然后把它倒转过来，使各种物体降落。 我们可以看到，这些物体下落的速度是相同的。 如果不抽出空气，则它们下落的速度不同。

由此可以说明，鸡毛等轻物体在空气中比石头等重物体下落得慢，是因为受到空气的阻力，而不受它们本身重量的影响。 由于伽利略在比萨斜塔进行落体实验用的铁球，其本身的重量比空气的阻力大得多，可以近似看作自由落体运动，所以两个铁球几乎同时落地。

【科学小链接】

自由落体

自由落体的“落体”，顾名思义是指物体从高空下落。 “自由”二字，其含意为：一，物体开始下落时是静止的，即初速度为0；如果给物体一个初速度竖直下落，不能算自由落体。 二，物体在下落过程中，除受重力作用外，不再受其他任何作用力（如空气阻力）的影响。

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